FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA: QUÍMICA INORGÁNICA. CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA; CONCEPTOS FUNDAMENTALES: HOMOGÉNEA.............. Aire, vino, agua salada HETEROGÉNEA............ Niebla, espuma, humo MEZCLA MATERIA ELEMENTOS...... Hierro, oxígeno, hidrógeno COMPUESTOS.... Agua, dióxido de carbono SUSTANCIA PURA A continuación nos centraremos únicamente sobre las sustancias puras. Elemento químico. Es toda sustancia que no puede ser descompuesta en otras más simples. En la actualidad se conocen 110 elementos químicos distintos y se designan mediante una o dos letras que constituyen su símbolo. H, C, O, N, F, P, S, Cl, Ca, Fe, Cu, ... Sustancias simples. Son las constituidas por una sola clase de átomos. Así pues las moléculas están formadas por átomos idénticos. (P4, S8, O3 (ozono), ......). En general, los elementos gaseosos suelen encontrarse en forma de moléculas diatómicas: H2, O2, N2, F2, Cl2, "Br2, I2" Otras sustancias simples forman redes de un gran número de átomos. Esto se da en los metales y otras sustancias como el grafito, diamante, silicio, etc. Se representan por el símbolo del elemento. Al, Fe, C (grafito), C (diamante) Los gases inertes (gases nobles) son monoatómicos y se representan mediante el símbolo del elemento: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Compuesto químico. Es toda sustancia formada por la combinación de dos o más elementos en proporciones fijas. Agua H2O Dióxido de carbono CO2 Ácido sulfúrico H2SO4 Se representan mediante fórmulas que indican los elementos que componen el compuesto y el número de átomos de cada uno. 1 Normas prácticas sobre formulación. Se escribe siempre en primer lugar el símbolo del elemento o radical más electropositivo (metal o grupo que actúe como tal, es decir, el elemento más a la izquierda en la tabla periódica), y a continuación el elemento mas electronegativo (más a la derecha en la tabla). NaCl, CaCO3 HCl Por otro lado se escribe a la derecha el elemento que se nombra en primer lugar. hidruro de potasio KH cloruro de sodio NaCl Se piensa en las respectivas valencias con que actúan los elementos o los grupos de elementos (radicales). !De ahí que el conocimiento de las valencias sea fundamental!. Después se intercambian las valencias; simplificándolas si se puede. Al (3) O(-2) .......... Al2O3 N (4) O(-2) .......... N2O4 -------> NO2 COMPUESTOS BINARIOS COMPUESTOS BINARIOS DEL OXÍGENO. ÓXIDOS Oxígeno + Elemento Oxígeno valencia (-2), (metal o no metal) E2Ov Elemento valencia positiva. (v) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC) Se nombran con la palabra genérica óxido precedida de los prefijos griegos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta,... etc; según el número de oxígeno que existan e indicando de la misma forma la proporción del segundo elemento. Para formularlos, se escribe el elemento seguido del oxígeno y teniendo en cuenta los prefijos. Ej: -Dióxido de carbono.... CO2 A1.- FORMULAR (escribir la fórmula). NOMBRAR (escribir el nombre). trióxido de azufre.... monóxido de dicloro.... pentaóxido de difósforo.... trióxido de dihierro.......... monóxido de diplata......... monóxido de hierro.......... Li2O..... N2O5..... CO........ MgO..... PbO2..... SiO2...... 2 NOMENCLATURA DE STOCK La valencia del elemento que acompaña al oxígeno se indica con n1 romanos entre paréntesis. Si el elemento presenta una sola valencia, no se indica. Para formularlos, se escribe el elemento seguido del oxígeno y se intercambian las valencias, si es posible se simplifica. Ej: CO2 óxido de carbono (IV) A2.- FORMULAR. NOMBRAR. óxido de cobre (II)..... óxido de hierro (III)... óxido de calcio.......... óxido de níquel (II)..... óxido de nitrógeno (V) óxido de cloro (VII)..... Ag2O.... (1) Ni2O3.... Br2O5.... (2) SO2....... CoO...... I2O3....... (1) El "2" viene del oxígeno y el "3" viene del niquel; por tanto, la valencia del Ni es 3. (2) La valencia del oxígeno hay que buscarla junto al azufre, como hay un "1", es que se ha SO2. simplificado. Por tanto la valencia del azufre es 4. S2O4 ----> * También se puede calcular la valencia de un elemento dentro de una combinación: +6 -6 Ni2O3 Al ser la molécula neutra, la suma algebraica de los productos del n1 de +3 -2 átomos de cada elemento por su valencia debe ser cero. 3.v(O) + 2.v(Ni) =0 +4 -4 SO2 +4 -2 3.(-2) + 2.x = 0 ; 1.v(S) + 2.v(O) =0 2x = 6 ; x + 2.(-2) = 0 x =3. x = 4. NOMENCLATURA TRADICIONAL * Hay que hacer la división en óxidos metálicos (óxidos) y óxidos no metálicos (no se usa). ÓXIDOS METÁLICOS: Oxígeno + Metal * Se nombran con la palabra genérica "óxido", seguida del nombre del metal. Hay que distinguir: -Si el elemento presenta una sola valencia se utiliza el nombre del metal o la terminación "ico". CaO óxido de calcio o óxido cálcico. - Si el metal tiene 2 valencias se utiliza la terminación "-oso" para la menor e "-ico" para la mayor. FeO Fe2O3 Óxido ferroso Óxido férrico 3 A3.- FORMULAR. NOMBRAR. Óxido plúmbico BaO Óxido magnésico CoO Óxido auroso Rb2O Óxido estannoso PbO Óxido mercúrico MnO Óxido de berilio Cr2O3 ÓXIDOS NO METÁLICOS (En la actualidad no se utiliza esta nomenclatura): * Con anterioridad se nombraban con la palabra genérica anhídrido seguida del nombre del no metal acompañado de prefijos y sufijos. Distinguiendo: VALENCIAS DISTINTAS PREFIJOS Y SUFIJOS 1 - ico 2 - oso (menor) - ico (mayor) hipo - oso (menor) - oso - ico (mayor) hipo - oso (menor) - oso - ico - ico (mayor) 3 4 per Estos mismos prefijos se utilizan para los ácidos oxoácidos. 4 PERÓXIDOS Se denominan peróxidos a los compuestos binarios del oxígeno que contienen el grupo O = (-O-O-) = grupo peróxido. El oxígeno actúa con valencia "-1". Na-O-O-Na Na2O2 NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Análoga a los óxidos pero con la palabra dióxido. A5.- FORMULAR. dióxido de dilitio dióxido de disodio dióxido de dihidrógeno * NOMBRAR. Cu2O2 NiO2 CuO2 * No es simplificable puesto que el "2" del oxígeno pertenece al grupo peróxido. NOMENCLATURA DE STOCK: Análoga a los óxidos pero con la palabra peróxido. A6.- FORMULAR. Peróxido de estroncio Peróxido de cobre (I) Peróxido de níquel (II) * NOMBRAR. Rb2O2 Cu2O2 CuO2 * Para nombrarlos hay que tener en cuenta: a) Si la fórmula está sin simplificar, es un peróxido: Rb2O2 peróxido de rubidio (sabemos que el Rb tiene una sola valencia). +2 -2 Cu2O2 peróxido de cobre (I). Al ser peróxido, la valencia del oxígeno es "-1". +1 -1 b) Si no es simplificable: CuO2 peróxido de cobre (II). Si suponemos que es un óxido la valencia del cobre sería 4, como ésto es imposible, se trata entonces de un peróxido. NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra genérica "peróxido" seguida del nombre del elemento y aplicando las reglas de los óxidos en el caso de que dicho elemento tenga una o varias valencias.(oso, -ico, etc.) A7.- FORMULAR. Peróxido de litio Peróxido de calcio Peróxido cúprico Peróxido de hidrógeno NOMBRAR. Cs2O2 Cu2O2 ZnO2 SrO2 5 COMPUESTOS BINARIOS DEL HIDRÓGENO: HIDRUROS El hidrógeno, al poseer un solo electrón, siempre actúa con valencia 1, y será: +1 frente a no metales (pierde el electrón). - 1 frente a los metales (gana el electrón). dando lugar a hidruros metálicos y no metálicos. HIDRUROS A metálicos@ Hidrógeno + Metal v (-1) v (positiva) (Del grupo 1 al 15) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran con la palabra "hidruro" precedida de los prefijos mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, etc.... según el n1 de hidrógenos que existan e indicando de la misma forma la proporción del 21 elemento. Se formulan escribiendo a la derecha el elemento que se nombra en primer lugar (hidrógeno) y teniendo en cuenta los prefijos. A8.- FORMULAR. Hidruro de sodio Dihidruro de calcio Trihidruro de aluminio Tetrahidruro de estaño NOMBRAR. KH BeH2 PbH4 GeH4 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran con la palabra "hidruro" seguida del nombre del metal. La valencia del elemento se indica con n1 romanos entre paréntesis inmediatamente después del nombre. Si el elemento posee valencia única, no se indica. A8.- FORMULAR. Hidruro de cobre (I) Hidruro de plomo (IV) Hidruro de bario Hidruro de magnesio NOMBRAR. CuH2 PbH2 SrH2 NaH NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra "hidruro" seguida del nombre del metal terminado en -oso, -ico, etc. A8.- FORMULAR. Hidruro cuproso Hidruro plúmbico Hidruro cobáltico Hidruro de magnesio 6 NOMBRAR. CuH2 PbH2 NiH2 KH HIDRUROS no metálicos Hidrógeno + No Metal (Del grupo 16 al 17) v (+1) v (negativa) Hay que diferenciar: A) "HALUROS" DE HIDRÓGENO (ÁCIDOS HIDRÁCIDOS): H v (+1) + (F, Cl, Br, I v (negativa) S, Se, Te) Se nombran añadiendo al nombre del no metal la terminación "-uro" y completando con la expresión "de hidrógeno". Se formulan escribiendo primero el H y luego el símbolo del no metal, intercambiándose las valencias. Al disolver en agua un haluro de hidrógeno, presenta propiedades ácidas, tomando otro nombre (ácido .....-hídrico): en agua HCl (g) -----------> HCl (aq) cloruro de hidrógeno -------> ácido clorhídrico También: HCN cianuro de hidrógeno ..... HCN (aq) ácido cianhídrico A8.- FORMULAR. NOMBRAR. ácido yodhídrico HBr sulfuro de hidrógeno H2Se (aq) ácido telurhídrico HCN B) HIDRUROS VOLÁTILES. H v (+1) + demás no metales (N, P, As, Sb, C, Si, B) v (negativa) Se nombran con la expresión "Hidruro de" seguido del nombre del no metal, anteponiendo al hidruro la partícula correspondiente al n1 de H que lleve la molécula. También se admiten nombres especiales. Sistemática NH3.... Trihidruro de nitrógeno PH3.... Trihidruro de fósforo AsH3.. Trihidruro de arsénico SbH3.. Trihidruro de antimonio CH4.... ----SiH4.... Tetrahidruro de silicio BH3.... Trihidruro de boro nombre común amoniaco fosfina arsina estibina metano silano borano 7 SALES HIDRÁCIDAS METAL (+) + NO METAL (--) NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran añadiendo el sufijo "uro" al nombre del no metal (a la derecha de la fórmula) seguido del nombre del elemento de la izquierda en la fórmula (metal). Las proporciones de los elementos se indican mediante prefijos. Se formulan escribiendo primero el metal y a continuación el no metal teniendo en cuenta los prefijos. A9.- FORMULAR. Dibromuro de calcio Sulfuro de dipotasio Trisulfuro de dihierro Diyoduro de cobre Trisulfuro de dialuminio Tricloruro de niquel NOMBRAR. AgCl Ag2S Fe2Se3 Ni2S3 FeCl2 CrI3 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran añadiendo "uro" al no metal seguido del metal. La valencia del metal se indica con n1 romanos. Si es única, no se indica. Se formulan escribiendo el metal seguido del no metal e intercambiando las valencias. A10.- FORMULAR. Yoduro de plomo (II) Fluoruro de calcio Cloruro de estaño (IV) Cloruro de cromo (II) Nitruro de manganeso (II) Cloruro de oro (I) cianuro amónico NOMBRAR. CrCl3 BaCl2 CoCl2 AuI3 CrS K2S KCN NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran añadiendo "uro" al no metal seguido del metal, acabado en "oso" o en "ico" según su valencia. Si el metal tiene una sola valencia, puede utilizarse su nombre completo o terminado en "ico". Se formulan escribiendo METAL seguido de NO METAL teniendo en cuenta los sufijos. A11.- FORMULAR. Yoduro plúmbico Fluoruro de litio Bromuro cúprico Sulfuro niqueloso Cloruro férrico Sulfuro manganoso Cloruro amónico 8 NOMBRAR. FeCl2 Mn2S3 Cu2Te AlF3 Fe2S3 CuI (NH4)2S SALES VOLÁTILES No metal + No metal v (+) v (--) Se nombran añadiendo la terminación "uro" al elemento cuyo símbolo está colocado a la derecha en la fórmula. La IUPAC establece que en las combinaciones binarias entre no metales, se coloque a la izquierda en la fórmula el símbolo del elemento que figure antes en la siguiente relación (que va del grupo 13 al 17 comenzando por los más pesados): B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, F. AsP fosfuro de arsénico nunca al revés. BN nitruro de boro no boruro de nitrógeno Ej: BrF3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo (III) fluoruro bromoso A12.- FORMULAR. NOMBRAR. Cloruro de bromo (I) SeI2 Tetracloruro de carbono CCl2 Pentacloruro de fósforo CS2 Cloruro de fósforo (III) BrF5 COMPUESTOS TERNARIOS ÁCIDOS OXOÁCIDOS Son compuestos formados por oxígeno, hidrógeno y no metal, cuya fórmula general es HaXbOc, donde X representa, en general, un no metal. "X" puede ser también un metal de transición con valencia elevada. Cr(6); Mn(4,6,7). Ej: HNO3 H2SO4 HMnO4 H2CrO4 NOMENCLATURA TRADICIONAL: a) Ácidos oxoácidos simples Hay que distinguir: b) Acidos oxoácidos polihidratados c) Isopoliácidos A) ÁCIDOS OXOÁCIDOS SIMPLES: Para formularlos: 11) Se escribe el óxido no metálico correspondiente. 21) Se suma una molécula de agua. 31) Se simplifica si se puede. ácido sulfúrico: ácido crómico:Cr2O6 ácido hiponitroso: ácido nitroso: ácido nítrico: S2O6 ----> SO3 SO3 + H2O ----> H2SO4 ----> CrO3 CrO3 + H2O ----> H2CrO4 N2O + H2O ----> H2N2O2 ----> HNO N2O3 + H2O ----> H2N2O4 ----> HNO2 N2O5 + H2O ----> H2N2O6 ----> HNO3 9 ácido permangánico: Mn2O7 + H2O ----> H2Mn2O8 ----> HMnO4 Para nombrarlos veamos un ejemplo: H2SO4 Al tener H + No metal (S) + O, se trata de un oxoácido del azufre, pero no sabemos cual de ellos. ácido (hiposulfuroso, sulfuroso ó sulfúrico) Si logramos averiguar la valencia del azufre en ese compuesto habremos resuelto el problema. Para ello: +2 +6 -8 H2 S O4 2.v(H) + 1.v(S) + 4.v(O) = 0 +1 -2 2.1 + v(S) - 4.2 = 0 --------> v(S) = 8 - 2 = 6 Al ser la valencia del azufre "6", se trata del ácido sulfúrico. También podemos calcular la valencia del átomo central: AMultiplicando por 2 el número de oxígeno y restándole el número de hidrógeno@ A13.- FORMULAR. ácido hipocloroso ácido cloroso ácido clórico ácido perclórico ácido sulfuroso ácido carbónico A14.- NOMBRAR: HBrO H2SO3 HNO H2CO3 HNO3 HClO4 IONES: CATIONES Y ANIONES: Un ión es una especie química con carga eléctrica, positiva o negativa. CATIONES: Iones cargados positivamente. H+, Ca2+, Na+, Fe3+, NH4+, H3O+ Na ----> Na+ + 1e- NH3 + H+ ----> NH4+ ---> amonio Se nombran anteponiendo la palabra ión (o mejor, catión) al nombre del elemento. En los casos en que el átomo puede adoptar varios estados de oxidación (valencias), es conveniente utilizar la nomenclatura de Stock. H+ Ca2+ Na+ Fe3+ Sn2+ Nomenclatura sistemática ion hidrógeno ion calcio ion sodio ion hierro (III) ion estaño(II) Nomenclatura tradicional protón ion calcio ion sodio ion ferrico ion estannoso ANIONES: Iones cargados negativamente. Monoatómicos: Cl-, F-, S2Poliatómicos: OH-, NO3-, SO42MONOATÓMICOS: Se nombran utilizando el sufijo "-uro". Cl-, ion cloruro F-, ion fluoruro S2-, ion sulfuro POLIATÓMICOS: Se consideran provenientes de moléculas que han perdido uno o más iones hidrógeno (protones). H2O ---> OH- + H+ OH- = ion hidróxido HNO3 ---> NO3- + H+ NO3- = ion nitrato En el caso particular de provenir de un oxoácido, el anión se llama oxoanión. Veamos su nomenclatura: 10 OXOANIONES: NOMENCLATURA TRADICIONAL: Para nombrarlos se emplea la palabra ión (anión), seguida del nombre específico del ácido del que se considere derivado, cambiando los prefijos y sufijos de la siguiente manera: ÁCIDO DE QUE PROVIENE hipo per -oso OXOANIÓN hipo -ito -oso -ito -ico -ato -ico per -ato HClO --------------> ClOH2SO4 -----------> SO42ácido hipocloroso ion hipoclorito ac. sulfúrico ion sulfato Se formulan escribiendo el ácido del que proviene, eliminándose después los protones. FORMULAR: anión nitrito: ac. nitroso --- HNO2 ------- NO2- + H+ anión dicromato: ac. dicrómico ---- H2Cr2O7 ---- Cr2O72NOMBRAR: +5 -6 N O3- ---> ion nitrato +4 -6 C O32- ----> ion carbonato A20.- FORMULAR. anión permanganato NOMBRAR. PO43- anión metafosfato ClO4- anión sulfito SO42- 11 OXOANIONES DE LOS ÁCIDOS MÁS FRECUENTES Cl, Br, I ÁCIDO ANIÓN HClO HClO2 HClO3 HClO4 ClOClO2ClO3ClO4- C TRADICIONAL hipoclorito clorito clorato perclorato ACIDO H2CO3 CO32- ACIDO valencia (III) PO2metafosfito 4P2O5 (piro)difosfito PO33ortofosfito HPO3 H4P2O7 H3PO4 valencia (V) PO3metafosfato P2O74(piro)difosfato 3PO4 ortofosfato (1, 2 o 3 moléculas de agua) NONO2NO3- HBO2 H3BO3 12 BO2BO33- TRADICIONAL metasilicato ortosilicato S, Se, Te ACIDO ANION TRADICIONAL H2SO3 H2SO4 H2S2O7 SO32SO42S2O72- sulfito sulfato disulfato Cr TRADICIONAL hiponitrito nitrito nitrato ACIDO ANION H2CrO4 CrO42H2Cr2O7 Cr2O72- TRADICIONAL cromato dicromato Mn B ACIDO ANIÓN ANION H2SiO3 SiO32H4SiO4 SiO44- N HNO HNO2 HNO3 carbonato TRADICIONAL HPO2 H4P2O5 H3PO3 ACIDO ANION TRADICIONAL Si P, As, Sb ACIDO ANION ANION TRADICIONAL metaborato ortoborato ÁCIDO ANIÓN H2MnO4 MnO42HMnO4 MnO4- TRADICIONAL manganato permanganato HIDRÓXIDOS Metal + OHv (+) v (-1) Son combinaciones de un metal con un grupo OH- (ion hidróxido). NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (IUPAC): Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal. Se utilizan prefijos. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal. Se tienen en cuenta los prefijos. Si sólo hay un grupo OH, no se pone paréntesis. A22.- FORMULAR. hidróxido de litio NOMBRAR. Fe(OH)2 dihidróxido de radio NaOH dihidróxido de magnesio Al(OH)3 trihidróxido de hierro Hg(OH)2 NOMENCLATURA DE STOCK: Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal. La valencia se indica con n1 romanos entre paréntesis. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal e intercambiando las valencias. A23.- FORMULAR. hidróxido de oro (I) NOMBRAR. KOH hidróxido de manganeso (II) CuOH hidróxido de cromo (III) Pt(OH)2 hidróxido de cinc Sr(OH)2 NOMENCLATURA TRADICIONAL: Se nombran con la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal acabado en "oso" o en "ico" según la valencia. Se formulan escribiendo a la derecha el OH y a la izquierda el metal e intercambiando las valencias. A24.- FORMULAR. hidróxido estánnico NOMBRAR. Pb(OH)4 hidróxido férrico Sn(OH)2 hidróxido de bario LiOH hidróxido amónico Al(OH)3 13 OXISALES Son compuestos ternarios formados por un metal (Me), un no metal (X) y oxígeno(O). Su fórmula general es: MeaXbOc -----> K2Cr2O7 Se formulan por la unión de un oxoanión con un ion metálico. Por ejemplo, del ion sulfato, SO42-, y del ion sodio, Na+, resulta la sal: Na2SO4 NOMENCLATURA TRADICIONAL: Para formular una oxisal: 11) Escribir el oxoácido del que procede y el oxoanión correspondiente. 21) Simbolo del metal con tantas cargas positivas como indique su valencia. 31) Se escribe el metal y a continuación el oxoanión y se intercambian las valencias (son iguales a las cargas). FORMULAR: perclorato férrico: ácido perclórico = HClO4 ----> ClO4- = perclorato 3+ ClO4 + Fe (como la sal es neutra) ----> Fe(ClO4)3 (se intercambian las valencias) Sulfato de calcio: ácido sulfúrico = H2SO4 ----> SO42- = sulfato SO42- + Ca2+ (como la sal debe ser neutra) -----> CaSO4 (se intercambia valencia y se simplifica) Para nombrar una oxisal se escribe el nombre del oxoanión del que procede seguido del nombre del metal. La valencia de este último se indica con los sufijos "oso" e "ico" o bien con números romanos. NOMBRAR: MgSO4 ----> SO42- ----> sulfato de magnesio Fe3(PO4)2 ----> PO43- ----> (orto)fosfato de hierro (II) A25.- FORMULAR. NOMBRAR. carbonato de aluminio (NH4)2SO4 nitrato cúprico Al(ClO3)3 sulfito de hierro (III) AgNO3 sulfato mercúrico FePO3 fosfato de magnesio CuSO4 cromato sódico Li2SiO3 permanganato potásico Pb(NO3)2 antimonito cálcico Ca(ClO3)2 14